TUGAS AKHIR - RC 141501 STUDI PEMODELAN STRUKTUR HALF SLAB PRECAST DENGAN PEMBEBANAN MOMEN DUA ARAH PADA STRUKTUR DERMAGA PT PETROKIMIA GRESIK DENGAN BANTUAN SOFTWARE FINITE ELEMENT OKKY ARIFIANTO NRP. 3112106050 DOSEN PEMBIMBING I Ir. DJOKO IRAWAN, MS DOSEN PEMBIMBING II BUDI SUSWANTO, ST., MT., PhD JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
97
Embed
STUDI PEMODELAN STRUKTUR HALF SLAB PRECAST DENGAN ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TUGAS AKHIR - RC 141501
STUDI PEMODELAN STRUKTUR HALF SLAB PRECAST DENGAN PEMBEBANAN MOMEN DUA ARAH PADA STRUKTUR DERMAGA PT PETROKIMIA GRESIK DENGAN BANTUAN SOFTWARE FINITE ELEMENT
OKKY ARIFIANTO NRP. 3112106050 DOSEN PEMBIMBING I Ir. DJOKO IRAWAN, MS DOSEN PEMBIMBING II BUDI SUSWANTO, ST., MT., PhD JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
TUGAS AKHIR - RC 141501
STUDI PEMODELAN STRUKTUR HALF SLAB PRECAST DENGAN PEMBEBANAN MOMEN DUA ARAH PADA STRUKTUR DERMAGA PT PETROKIMIA GRESIK DENGAN BANTUAN SOFTWARE FINITE ELEMENT OKKY ARIFIANTO NRP. 3112106050 DOSEN PEMBIMBING I Ir. DJOKO IRAWAN, MS DOSEN PEMBIMBING II BUDI SUSWANTO, ST., MT., PhD JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
TUGAS AKHIR - RC 141501
PRECAST HALF SLAB STRUCTURE MODELING STUDY WITH TWO WAY MOMENT LOADING TO PT PETROKIMIA GRESIK DOCK STRUCTURE BY USING FINITE ELEMENT SOFTWARE
OKKY ARIFIANTO NRP. 3112106050 DOSEN PEMBIMBING I Ir. DJOKO IRAWAN, MS DOSEN PEMBIMBING II BUDI SUSWANTO, ST., MT., PhD JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
TUGAS AKHIR - RC 141501
PRECAST HALF SLAB STRUCTURE MODELING STUDY WITH TWO WAY MOMENT LOADING TO PT PETROKIMIA GRESIK DOCK STRUCTURE BY USING FINITE ELEMENT SOFTWARE OKKY ARIFIANTO NRP. 3112106050 DOSEN PEMBIMBING I Ir. DJOKO IRAWAN, MS DOSEN PEMBIMBING II BUDI SUSWANTO, ST., MT., PhD JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015
iv
STUDI PEMODELAN STRUKTUR HALF SLAB
PRECAST DENGAN PEMBEBANAN MOMEN DUA
ARAH PADA STRUKTUR DERMAGA PT
PETROKIMIA GRESIK DENGAN BANTUAN
SOFTWARE FINITE ELEMENT
Nama : Okky Arifianto
NRP : 3112106050
Jurusan : Teknik Sipil – FTSP - ITS
DosenPembimbing : Ir. Djoko Irawan, MS.
Budi Suswanto, ST., MT., PhD.
ABSTRAK
Pelat lantai pracetak adalah salah satu aplikasi dari
teknologi beton pracetak. Beton pracetak adalah elemen beton
struktur yang dicetak di tempat lain dari posisi akhirnya dalam
struktur. Berdasarkan ketebalan dari pelat pracetak, pelat lantai
pracetak dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu full slab
precast dan half slab precast. Full slab precast adalah elemen
atau komponen pelat lantai yang dibuat pracetak dengan
ketebalan utuh sesuai dengan perencanaan, sedangkan half slab
precast adalah elemen atau komponen pelat lantai yang dibuat
pracetak dengan ketebalan tertentu, sehingga diperlukan
pengecoran cast in situ (cor di tempat) untuk overtoppingnya.
Penggunaan pelat lantai dengan sistem half slab precast
masih ditemukan kendala, diantaranya adalah terjadi keretakan
pada komponen pelat pracetaknya. Hal ini diduga akibat
perencanaan sistem half slab precast dimana pelat pracetak
dengan tipe pelat satu arah mengalami pembebanan momen dua
arah pada pelaksanaan di lapangan. Dan juga pembagian jumlah
segmental pun hanya sebatas pada kemudahan proses
pengangkutan dan pemasangan, akan tetapi tidak ditinjau
terhadap pengaruh perbedaan tegangan yang ada jika pelat
pracetak tersebut mengalami pembebanan momen dua arah.
v
Dalam penelitian ini akan membahas mengenai
pemodelan struktur pelat lantai sistem half slab precast dengan
model dibuat menjadi beberapa tipe dari jumlah segmen dan
mutu beton yang digunakan dibandingkan dengan pelat lantai
monolit. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perilaku dari
struktur setelah mengalami pembebanan dua arah ditinjau dari
pengaruh lendutan dan tegangan.
Dari hasil analisa perilaku struktur yang terjadi didapat
bahwa pelat pracetak dengan lebar 2.5 m lebih efektif karena
memiliki lendutan lebih kecil dibandingkan dengan pelat
pracetak dengan lebar 2 m.
Kata Kunci : Half Slab Precast, Finite Element, Momen Dua
Arah
vi
PRECAST HALF SLAB STRUCTURE MODELING
STUDY WITH TWO WAY MOMENT LOADING TO
PT PETROKIMIA GRESIK DOCK STRUCTURE BY
FINITE ELEMENT SOFTWARE AID
Name of Student : Okky Arifianto
Student Reg. Number : 3112106050
Department : Civil Engineering – FTSP - ITS
Supervisor : Ir. Djoko Irawan, MS.
Budi Suswanto, ST., MT., PhD.
ABSTRACT
Precast slabs is one of precast concrete technology
application. Precast slabs is concrete structure element that
builded on another place from the final position at the structure.
Based on thickness of the slabs, precast concrete slabs divided
into two types, such as full slabs precast and half slabs precast.
Full slabs precast is the element of slabs that builded based on
full of thickness of the slabs. Half slabs precast is element of
slabs that builded for certain thickness and then do the
overtopping concrete for total thickness need.
The use of floor slabs half precast slab system still found
obstacles, such as cracking occurred at components precast plate.
This is presumably due to the planning system in which half slab
precast design with a plate type one-way direction but the plate
two way loading experienced in the implementation in the field.
And also the distribution of segmental was only in the ease of
transportation and installation process, but not in terms of the
effect of strain contradiction is there if the precast slab loading
two-way moment experience.
In this research will discuss about the modeling of the
structure of the floor half slabs precast system with a model made
into some type of a number of segments and compressive strain
of concrete are used and than comparison with monolith slab
vii
system. It aims to determine the behavior of the structure after
experiencing two-way moment loading in terms of the effect of
deflection and stress.
From the analysis of the behavior of structures occurring
obtained that precast slab width of 2.5 m is more effective
because it has a smaller deflection compared with precast plates
with a width of 2 m.
Key Word : Half Slab Precast, Finite Element, Two Way
Moment
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat ALLAH SWT yang telah
memberikan banyak nikmat-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul ”Studi Pemodelan
Struktur Half Slab Precast dengan Pembebanan Momen Dua
Arah pada Struktur Dermaga PT Petrokimia Gresik dengan
Bantuan Software Finite Element”. Tugas Akhir ini disusun
untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan di Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan ITS.
Dengan segala kerendahan hati penulis menyampaikan
rasa terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua Orang tua serta adik penulis yang selalu memberikan
doa, dukungan serta menjadi motivasi dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
2. Bapak Ir.Djoko Irawan, MS dan Budi Suswanto, ST.,MT.,
Ph.D yang telah meluangkan waktu dan perhatiannya untuk
membimbing kami dalam memberikan ilmu serta motivasi
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Liendy Lisa Heradianti, yang selalu memberikan doa dan
menjadi motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Teman-teman Lintas Jalur Teknik Sipil angkatan 2012 yang
telah berbagi pengetahuan, pengalaman baik dalam hidup
maupun akademis.
5. Seluruh Dosen dan Staf administrasi pengajaran Lintas Jalur
Teknik Sipil ITS yang selalu membantu dari awal
perkuliahan hingga selesai.
6. Seluruh pihak yang telah membantu kami sehingga tugas
akhir ini dapat selesai.
Kami berharap laporan ini nantinya dapat memberikan
manfaat bagi semua pihak. Kami juga memohon maaf atas segala
kekurangan yang ada dalam penulisan Tugas Akhir ini.
Penyusun
ix
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
x
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN iii
ABSTRAK iv
ABSTRACT vi
KATA PENGANTAR viii
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR NOTASI xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Perumusan Masalah 4
1.3. Tujuan 4
1.4. Batasan Masalah 4
1.5. Manfaat 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pelat Lantai 7
2.2. Finite Element Teori 12
2.3. Half Slab Precast 15
2.4. Lekatan Antara Beton Dan Tulangan 17
2.5. Lekatan Beton Pracetak Dengan Beton Cast In
Place 18
BAB III METODOLOGI
3.1. Umum 21
3.2. Diagram Alur 22
3.3. Perencanaan Dimensi Penampang 23
3.4. Pemodelan Dengan Software Finite Element 27
3.5. Analisa dan Studi Perilaku Struktur 30
3.6. Pembandingan Perilaku Struktur antara Half
Slab Precast dengan Monolit 31
xi
BAB IV PEMODELAN STRUKTUR DENGAN
SOFTWARE FINITE ELEMENT 4.1. Parts 33
4.2. Property 35
4.3. Assembly 39
4.4. Step 39
4.5. Interaction 40
4.6. Load 41
4.7. Meshing 42
4.8. Job 43
4.9. Visualization 43
BAB V HASIL DAN ANALISA 5.1. Hasil Analisa Dengan Software Finite Element 45
5.2. Pembandingan Tegangan Tarik 67
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan 71
6.2. Saran 71
DAFTAR PUSTAKA xx
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Hasil Perbandingan Lekatan Antara Beton
Lama Dan Baru 18
Tabel 3.1 Parameter Plasticity 23
Tabel 3.2 Tegangan dan Regangan Mutu Beton K300
Kondisi Tertekan (kiri) dan Kondisi Tarik
(Kanan) 24
Tabel 3.3 Tabel Konversi Mutu Beton 26
Tabel 3.4 Tabel Jenis Model 26
Tabel 4.1 Parameter Plasticity 35
Tabel 4.2 Parameter Plasticity 36
Tabel 4.3 Tahapan Pembebanan 39
Tabel 4.4 Matriks Interaction 40
Tabel 5.1 Tipe Model 45
Tabel 5.2 Tegangan Tarik Maksimum 67
Tabel 5.3 Tegangan Tarik Sepanjang Bentang dengan
Lebar Pracetak 2 m 68
Tabel 5.4 Tegangan Tarik Sepanjang Bentang dengan
Lebar Pracetak 2.5 m 68
xiii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Full Slab Precast Dan Half Slab Precast 1
Gambar 1.2 Keretakan Pada Struktur Half Slab Precast 3
Gambar 2.1 Pelat Satu arah Dan Pelat Dua Arah 7
Gambar 2.2 Flat Plate 8
Gambar 2.3 Flat Slab 8
Gambar 2.4 Waffle Slab 9
Gambar 2.5 One Way Concrete Ribs Slab 9
Gambar 2.6 Band Beam Slab 10
Gambar 2.7 Hollow Core Slab 11
Gambar 2.8 Full Slab Precast 11
Gambar 2.9 Half Slab Precast 12
Gambar 2.10 Half Slab Precast pada proyek dermaga 16
Gambar 2.11 Sistem lantai komposit 17
Gambar 2.12 Struktur Konektor Cast-In Plates pada
panel pracetak 18
Gambar 2.13 Grafik kekuatan geser dengan variasi
kekasaran (atas) dan menggunakan epoxy
resin (bawah) 19
Gambar 3.1 Layout Dermaga PT Petrokimia Gresik 21
Gambar 3.2 Pelat Lantai yang dianalisa 21
Gambar 3.3 Diagram Alur 22
Gambar 3.4 Grafik Tegangan Regangan Kondisi Beton
Tertekan 25
Gambar 3.5 Grafik Tegangan Regangan Kondisi Beton
Tarik 25
Gambar 3.6 Halaman Muka Software Abaqus 30
Gambar 4.1 Pelat Precast 2.5 m x 10m 33
Gambar 4.2 Pelat Overtopping 10 m x 10m 34
Gambar 4.3 Tulangan Overtopping dan Pelat Pracetak
dengan Membran 34
Gambar 4.4 Material Manager 35
Gambar 4.5 Tegangan vs Regangan Beton Kondisi Tekan 36
xv
Gambar 4.6 Tegangan vs Regangan Beton Kondisi Tarik 36
Gambar 4.7 Tegangan vs Regangan Beton Kondisi Tekan 37
Gambar 4.8 Tegangan vs Regangan Beton Kondisi Tarik 37
Gambar 4.9 Section Manager 38
Gambar 4.10 Assign Rebar Refference 38
Gambar 4.11 Assembling elemen pelat 39
Gambar 4.12 Step Pembebanan 40
Gambar 4.13 Interaction 41
Gambar 4.14 Pemberian Beban 41
Gambar 4.15 Boundary Condition 42
Gambar 4.16 Meshing 42
Gambar 4.17 Job 43
Gambar 4.18 Gambar tegangan maksimum yang
terjadi 44
Gambar 4.19 Gambar lendutan maksimum yang
terjadi 44
Gambar 5.1 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tarik
Beton 46
Gambar 5.2 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tekan
Beton 46
Gambar 5.3 Grafik Beban vs Lendutan 46
Gambar 5.4 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tarik
Beton 47
Gambar 5.5 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tekan
Beton 47
Gambar 5.6 Grafik Beban vs Lendutan 48
Gambar 5.7 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tarik
Beton 48
Gambar 5.8 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tekan
Beton 49
Gambar 5.9 Grafik Beban vs Lendutan 49
Gambar 5.10 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tarik
Beton 50
Gambar 5.11 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tekan
Beton 50
xvi
Gambar 5.12 Grafik Beban vs Lendutan 51
Gambar 5.13 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tarik
Beton 51
Gambar 5.14 Grafik Beban vs Tegangan Lentur Tekan
Beton 52
Gambar 5.15 Grafik Beban vs Lendutan 52
Gambar 5.16 Tegangan Tampak Atas Tipe M1 53
Gambar 5.17 Tegangan Bawah Atas Tipe M1 53
Gambar 5.18 Tegangan Tampak Atas Tipe M2 54
Gambar 5.19 Tegangan Bawah Atas Tipe M2 54
Gambar 5.20 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.1 55
Gambar 5.21 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.1. 55
Gambar 5.22 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.2 56
Gambar 5.23 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.2. 56
Gambar 5.24 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.3 57
Gambar 5.25 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.3. 57
Gambar 5.26 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.4 58
Gambar 5.27 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.4. 58
Gambar 5.28 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5 59
Gambar 5.29 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5. 59
Gambar 5.30 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.6 60
Gambar 5.31 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.6 60
Gambar 5.32 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5.1 61
Gambar 5.33 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5.1 61
Gambar 5.34 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5.2 62
Gambar 5.35 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5.2 62
Gambar 5.36 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5.3 63
Gambar 5.37 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5.3 63
Gambar 5.38 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5.4 64
Gambar 5.39 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5.4 64
Gambar 5.40 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5.5 65
Gambar 5.41 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5.5 65
Gambar 5.42 Tegangan Tampak Atas Tipe PCST 2.5.6 66
Gambar 5.43 Tegangan Bawah Atas Tipe PCST 2.5.6 66
Gambar 5.44 Tegangan Tarik Melintang Segmen Pracetak
xvii
2 meter 69
Gambar 5.45 Tegangan Tarik Melintang Segmen Pracetak
2.5 meter. 69
xviii
DAFTAR NOTASI
DL = Beban mati
Ec = Modulus elastisitas beton, MPa
Es = Modulus elastisitas beton, MPa
fc = Tegangan tekan atau tarik beton, MPa
fc’ = Kuat tekan beton, MPa
fcr = Tegangan retak beton, MPa
fy = Kuat leleh tulangan, MPa
fu = Kuat hancur tulangan, MPa
k = Faktor modifikasi Collins
LL = Beban hidup
n = Faktor modifikasi Collins
wc = Berat jenis beton, kg/m3
εc = Regangan beton, mm
εc’ = Regangan tekan beton kondisi tegangan puncak, mm
ε1 = Regangan tarik beton, mm
λ = Faktor modifikasi yang merefleksikan properti mekanis
tereduksi dari beton ringan, semuanya relatif terhadap